[发明专利]一种基于太阳能光伏发电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电压补偿装置和方法，尤其涉及一种基于光伏发电的电压补偿装置和方法。

背景技术

发达国家对电能质量水平的要求很高，电能质量问题不仅会给工业界带来很大的经济损失，如停工和再启动导致生产成本增加，损坏反应灵敏设备，报废半成品，降低产品质量，造成营销困难而损害公司形象及和用户的良好商业关系等，而且也会给医疗等重要用电部门的设备带来危害，引起严重的生产和运行事故。美国电力研究院(EPRI)研究显示,电能质量问题每年导致美国工业在数据，材料和生产力上的损失达300亿美元(Electric Power Research Institute,1999)；日本等发达国家对电能质量要求也很高。随着我国高科技工业的迅速发展，对电能质量水平的要求越来越高，电压跌落、浪涌是其中的主要问题，虽然电压跌落、浪涌持续时间短，但是它会引起工业过程的中断或停工，而所引起工业过程的停工期间远远大于事故的本身时间，因此所造成的损失很大。

传统的方法，如电压调节器并不能解决这些问题，而不间断电源UPS装置虽能解决这些问题，但是其成本和运行费用都极其昂贵。为了解决上述问题，国内外对动态电压补偿器开展了研究。相比于UPS，动态电压补偿器能有效解决电压陷落的问题，但是，储能问题一直困扰着动态电压补偿器的研究，虽然有人提出最小能量注入法等先进的方法，但是额外的储能始终影响其进一步推广、发展。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种基于太阳能光伏发电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置，其利用太阳能光伏发电对电网中的电压跌落浪涌进行补偿，从而确保负荷电压不发生变化，进而保护了负荷；同时，该装置可利用太阳能光伏发电为电网电能提供补充供给，从而不需要设置额外的储能元件。

本发明的另一目的是提供一种采用上述基于太阳能光伏发电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置进行电压跌落浪涌补偿的方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于太阳能光伏发电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置，其包括：

太阳能光伏电池板，其将太阳能转化为直流电输出；

直流升压单元，其输入端与太阳能光伏电池板的输出端连接；

H桥逆变单元，其直流母线与所述直流升压单元的输出端连接；

变压器，其初级线圈与所述H桥逆变单元的交流输出端连接，变压器的次级线圈用于串接在电网中；

并网逆变器，其直流母线与所述直流升压单元的输出端连接，并网逆变器的交流输出端用于与电网连接；

直流chopper单元，其直流母线与所述直流升压单元的输出端连接；

直流电流检测装置，其与直流升压单元的输出端连接，以检测直流升压单元输出的电流；

直流电压检测装置，其与直流升压单元的输出端连接，以检测直流升压单元输出的电压；

交流电压检测装置，其用以与电网连接，以检测电网的电压；

控制器，其分别与所述直流电流检测装置、直流电压检测装置和直流升压单元连接，所述控制器接收直流电流检测装置和直流电压检测装置传输的直流电流值和直流电压值，以对直流升压单元进行最大功率跟踪控制；所述控制器还与交流电压检测装置、H桥逆变单元、并网逆变器和直流chopper单元连接，所述控制器根据交流电压检测装置传输的交流电压值判断电网的工作状态，以控制H桥逆变单元输出交流电压而对电网电压跌落或浪涌进行补偿，所述控制器还控制并网逆变器向电网注入电能，以及控制直流chopper单元释放电能。

本发明所述的基于太阳能光伏发电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置中，所述控制器可以是数字信号处理器、单片机、计算机等电子器件或智能设备；所述判断电网的工作状态包括检测电网电压Us是否正常，如是否有电压跌落或浪涌。本发明所述的装置对太阳能光伏电池板产生的电能进行控制分配；控制器根据交流电压检测装置输出判断电网的工作状态；判断电网的工作状态正常时，控制器控制太阳能光伏电池板产生的电能通过并网逆变器向电网注入；判断电网发生电压跌落时，控制太阳能光伏电池板产生的电能通过H桥逆变单元以及变压器快速输出相应的补偿电压量，使得负载端的电压保持不变，从而保护了负载，同时控制太阳能光伏电池板产生的电能通过并网逆变器向电网注入；判断电网发生电压浪涌时，控制太阳能光伏电池板产生的电能通过H桥逆变单元以及变压器快速输出相应的补偿电压量，使得负载端的电压保持不变，从而保护了负载，同时利用直流Chopper单元释放直流母线多余的能量，维持直流母线电压的稳定。